Measuring the buried interphase between solid electrolytes and lithium metal using neutrons
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Technical University Munich（慕尼黑工业大学）；Czech Academy of Sciences（捷克科学院）
Andrew S. Westover, Katie L. Browning, Antonino Cannavo, Ralph Gilles, Jiri Vacik, James F. Browning, Neelima Paul, Giovanni Ceccio, Vasyl Lavrentiev
Interfaces are the key to next generation high energy batteries including solid state Li metal batteries. In solid state batteries, the buried nature of solid solid electrolyte electrode interfaces makes studying them difficult. Neutrons have significant potential to non destructively probe these buried solid solid interfaces. This work presents a comparative study using both neutron depth profiling (NDP) and neutron reflectometry (NR) to study a model lithium metal-lithium phosphorus oxynitride (LiPON) solid electrolyte system. In the NDP data, no distinct interphase is observed at the interface. NR shows a difference between electrodeposited, and vapor deposited LiPON -Li interfaces but finds both are gradient interphases that are less than 30 nm thick. Additional simulations of the LiPON-Li2O-Li system demonstrate that NDP has an excellent resolution in the 50 nm-1 mm regime while NR has an ideal resolution from 0.1 - 200 nm with different sample requirements. Together NDP and NR can provide a complementary understanding of interfaces between Li metal and solid electrolytes across relevant length scales.
Identification of Solid-Electrolyte Interphase Species by Joint Characterization of Li-ion Battery Chemistry by Mass Spectrometry and Electro-Chemical Reaction Networks
Bakar Institute of Digital Materials for the Planet, University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校巴克数字材料星球研究所）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Department of Materials Science and Engineering, University of California at Berkeley（加州大学伯克利分校材料科学与工程系）；Université de Rouen Normandie, INSA Rouen Normandie, Université de Caen Normandie, ENSICAEN, CNRS, Institut CARMeN UMR 6064（鲁昂诺曼底大学、鲁昂国立应用科学学院、卡昂诺曼底大学、ENSICAEN、法国国家科学研究中心CARMeN联合研究所）；TotalEnergies OneTech, TotalEnergies Research & Technology Gonfreville（道达尔能源OneTech、道达尔能源贡夫勒维尔研究与技术部）；Saft, Corporate Research（萨博公司企业研究部）；International Joint Laboratory-Complex Matrices Molecular Characterization (iC2MC)（国际联合实验室-复杂基体分子表征）；TotalEnergies OneTech Belgium（道达尔能源OneTech比利时）；TotalEnergies EP Research & Technology（道达尔能源勘探与生产研究与技术部）；Universite de Pau et des Pays de l’Adour, CNRS, IPREM（波城与阿杜尔地区大学、法国国家科学研究中心IPREM）
Interfacial Effects on Solid Electrolyte Interphase in Lithium-ion Batteries
界面处钝化层的存在是实现现代锂离子（Li离子）电池的主要因素。它们的特性决定了电池的循环寿命、性能和安全性。一种特殊情况是固体电解质中间相（SEI），一种由于电解质的不稳定性和随后在阳极表面的分解而形成的异质多组分膜。SEI充当阻碍电解质进一步分解的钝化层，这对库仑效率是有害的。在这项工作中，我们使用第一性原理模拟研究氟化锂（LiF）和碳酸锂（Li $_2$ CO $_3$）之间的界面的动力学和电子特性，这两种常见的SEI组件存在于具有有机液体电解质的锂离子电池中。我们发现，这些组件之间的一致的接口，限制在他们每个人的应变低于3%。我们发现，界面引起的弗伦克尔缺陷的形成能量的大幅度增加，产生Li空位的LiF和Li晶体中的Li $_2$ CO $_3$负责运输。另一方面，Li间隙跳跃势垒从体Li $_2$ CO $_3$中的$0.3$ eV降低到所考虑的界面结构中的$0.10$或$0.22$ eV，表明界面的有利作用。在异质SEI中控制这两种效应对于在SEI中保持快速离子传输是至关重要的。我们进一步进行了Car-Parrinello分子动力学模拟，以探讨在我们的界面结构，这揭示了增强的界面附近的锂离子扩散的锂离子传导。了解多相SEI的界面特性是实现下一代电池的重要前沿。
Machine-Learning-Guided Insights into Solid-Electrolyte Interphase Conductivity: Are Amorphous Lithium Fluorophosphates the Key?
Bakar Institute of Digital Materials for the Planet, UC Berkeley（加州大学伯克利分校巴卡尔数字材料行星研究所）；Materials Sciences Division, Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部）；Department of Materials Science and Engineering, National University of Singapore（新加坡国立大学材料科学与工程系）
An Effective Strategy to Enable Argyrodite Sulfides as Superb Solid-State Electrolytes: Safeguarding Remarkable Ionic Conductivity and Interfacial Stability with Electrodes
Direct observation of reversible ionic polarization at a buried solid-state battery interface
Nuclear Physics Institute of Czech Academy of Sciences（捷克科学院核物理研究所）；Slovak University of Technology in Bratislava（布拉迪斯拉发斯洛伐克理工大学）；SRM University-AP（SRM大学安得拉邦分校）；CNR-ITAE（意大利国家研究委员会离子技术及应用研究所）；University of Messina（墨西拿大学）
An Ultrathin Laterally Conductive Mesh Interphase Enables Spatially Extended Zinc Deposition for Aqueous Zinc Batteries
University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）；Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学）；Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed)（德累斯顿先进电子中心）；Faculty of Chemistry and Food Chemistry, Technische Universität Dresden（德累斯顿工业大学化学与食品化学学院）；Max Planck Institute of Microstructure Physics（马克斯·普朗克微观结构物理研究所）；Chair of Analytical Chemistry, Faculty of Chemistry and Biochemistry, Ruhr- University Bochum（鲁尔大学波鸿分校化学与生物化学学院分析化学系）
Quantification of Electrolyte Degradation in Lithium-ion Batteries with Neutron Imaging Techniques
Xiamen University（厦门大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院高能物理研究所）；Spallation Neutron Source Science Center（散裂中子源科学中心）；College of Energy, Xiamen University（厦门大学能源学院）；Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. (CATL)（宁德时代新能源科技股份有限公司）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）
Influence of Electrode Thickness and Electrolyte Composition on SEI Formation and Cycle Stability in Binder-Free Hard Carbon Anodes for Na-Ion Batteries
Université de Haute-Alsace（阿尔萨斯大学）；Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (IS2M)（穆尔豪斯材料科学研究所）；CNRS UMR 7361（法国国家科学研究中心联合研究实验室7361）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Réseau sur le Stockage Electrochimique de l’Energie (RS2E)（电化学储能网络）；CNRS FR3459（法国国家科学研究中心自由研究基金3459）
本研究探讨了硬碳自支撑电极厚度、大孔率及电解液添加剂对钠离子电池SEI形成和循环稳定性的影响，发现FEC添加剂可改善稳定性，实现高达93%的初始库仑效率和328 mAh g-1的可逆容量。
Hidden correlations in stochastic photoinduced dynamics of a solid-state electrolyte
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
